Лекции №22. Расчет железобетонных балочных мостов. Предпосылки и методы расчета. Определение усилий в плите проезжей части.

Рис. 15.23. Способы объединения пролетных строений в температурно-нераз­резные

L—деформационный шов; 1 — соединительная плита; 3 — подвижные опорньк части; 4 неподвижная опорная часть

Лекция №21. Температурно-неразрезные пролетные строения. Способы объединения пролетных строений в температурно-неразрезные. Достоинства конструкций.

Рис.4.21. Конусные анкеры для закрепления пучков

Рис. 4.20. Составные по длине балки с натяжением арматуры на бетон

На торцах установлены сталь­ные листы толщиной 20 мм, ко­торые служат упором для анке­ров при натяжении пучков. Арма­турные пучки выполнены коль­цевыми из 24 проволок диаметром 5 мм. Часть пучков проходит пря­молинейно по всей длине балки, другая отгибается вверх по пря­молинейным каналам. Закрепление пучков на торцах балок обеспечивается конусными анкерами (рис. 4.21), состоящими из корпуса обоймы 2 и конусной проб­ки 1. Крайние балки пролетных строений, как и цельноперевозимые, отличаются большим количеством пучков напрягаемой арма­туры и наличием закладных металлических деталей для крепления тротуарных блоков. Соединение балок между собой в продольных швах осуществляется с помощью обетонирования петлевых вы­пусков арматуры плиты.

Требования к расположению ненапрягаемой арматуры и к за­щитным слоям бетона такие же, как и для балок с натяжением арматуры до бетонирования.

Температурно - неразрезными называют пролетные строения, образованные путем объединения в уровне проезжей части разрезных балочных пролетных строений таким образом, что при горизонтальных и температурных воздействиях они работают как неразрезные и при вертикальных — как разрезные. Конструк­ция объединения должна обеспечивать восприятие горизонтальных усилий и не препятствовать повороту торцов пролетных строений.

Группа разрезных пролетных строений, объединенных в темпе­ратурно-неразрезные (рис. 4.22), носит название цепи; узел сопряжения смежных пролетных строений в цепь называют шар­нирным сопряжением; участок плиты, соединяющий про­летные строения,— соединительной плитой. Соединитель­ная плита обеспечивает непрерывность одежды ездового полотна, исключает необходимость применения деформационного шва, обес­печивает более комфортное и безопасное движение транспортных средств.

При образовании цепи пролетных строений стремятся получать максимально возможную ее длину. Она зависит от конструкции и расстановки подвижных и неподвижных опорных частей. Кон­струкциями опорных частей обеспечивают температурные пере­мещения в обе стороны от середины цепи (см. рис. 15.22).

Рис. 4.22. Цепь температурно-неразрезных пролетных строений:

В зависимости от типа конструктивного решения пролетные строения могут быть объединены в тсмпературно-неразрезные цепи различными способами:

· ребристые пролетные строения — по плите проезжей части в пределах всей ширины пролетного строения (рис. 4.23, а);

· плитные пролетные строения — стыковыми накладками (рис. 4.23, б).

Объединение по плите проезжей части или части толщины плиты рекомендуется как основной тип объединения пролетных строений в температурно-неразрезные. Для обеспечения объедине­ния сборных пролетных строений по плите проезжей части исход­ные элементы изготавливают с недобетонированной на концах пли­той, имеющей горизонтальные выпуски арматуры (см. рис. 4.23, а). Длину недобетонированной части плиты принимают равной поло­вине длины соединительной плиты. В пределах ее длины не допус­каются вертикальные выпуски арматуры из ребра. Перед объеди­нением смежных пролетных строений в цепь на ребра балок в пре­делах длины соединительной плиты укладывают упругие проклад­ки, которые распределяют угловые деформации плиты на всю ее длину. Длину соединительной плиты рекомендуется принимать не меньше расстояния между опорными сечениями смежных про­летных строений.

Объединение пролетных строений по части толщины плиты выполняют аналогично объединению их по полной толщине плиты.

При объединении пролетных строений с помощью стыковых накладок по концам плит при их изготовлении устанавливают закладные детали, к которым при монтаже приваривают стыковые накладки или стержни. Свободная длина накладок для обеспече­ния угловых перемещений должна быть не менее 10 см (см. рис. 15.23, б). При объединении пролетных строений из пустотны плит в продольный шов закладывают стержни. На длине 25—30 см их исключают из совместной работы с бетоном путем обертывания их рубероидом или полиэтиленовой пленкой.

Как ясно из описания температурно-неразрезных пролетных строений, их устройство связано с непростыми работами' по их объединению, а также с необходимостью применения опорных частей, обеспечивающих большие линейные перемещения. Положи­тельный конечный эффект — повышение комфортности движения по мосту — может быть оправдан только в случае, если мост нахо­дится на дороге с асфальтобетонным покрытием. Если мост нахо­дится на дороге с цементобетонным покрытием, с часто располо­женными поперечными швами, то применение температурно-неразрезных цепей по соображениям повышения комфортабельности движения по мосту теряет смысл, так как она не будет согласована с общими условиями движения по дороге.

Целью расчета и конструирования железобетонных пролетных строений является обоснование оптимальных размеров элементов пролетного строения с учетом обеспечения их прочности, трещиностойкости, жесткости и рационального использования в них бе­тона, напрягаемой и ненапрягаемой арматуры.

Расчет и конструирование элементов пролетных строений со­стоят из следующих этапов: назначения размеров, определения усилий в элементе, проверки его прочности, трещиностойкости, жесткости и корректировки его размеров.

Усилия в элементах определяют методами строительной меха­ники на основе принимаемых расчетных схем с учетом конструк­тивного решения и особенностей монтажа. С целью упрощения расчетов допускается производить их в предположении упругой работы материала. Для статически неопределимых элементов уси­лия желательно определять с учетом ползучести и трещинообразо-вания в бетоне. Однако это возможно лишь с применением ЭВМ.

Существует много различных способов и методов, позволяю­щих с различной степенью точности определять усилия в элемен­тах пролетного строения. Простейшие из «их ориентированы на ручные методы или применение калькуляторов, более сложные — на применение ЭВМ. Необходимо иметь в виду, что самые слож.-ные из них лишь приближенно отражают истинную картину усилий в элементах конструкции; они не позволяют точно предсказать усилия в элементах в связи с тем, что многие факторы, от которых зависят усилия, статистически изменчивы. Сравнительно точно можно предсказать лишь возможный диапазон значений, в преде­лах которого будет находиться истинное значение усилия. В связи с этим на первоначальном этапе обучения и становления инжене­ра целесообразно освоить простейшие способы расчета, позволяю­щие при небольших затратах труда определить усилия с приемле­мой для практики точностью и прочувствовать работу элементов, технологию расчета и физический смысл каждого его шага.

Ниже будут приведены в основном такие способы расчета. Более строгие методы приводятся в полных курсах проектирова­ния железобетонных мостов. С ними можно ознакомиться по мере необходимости в процессе практической работы. Проектные орга­низации обычно имеют библиотеку программ для выполнения бо­лее строгих расчетов с применением современных ЭВМ.

Проверку прочности сечений элементов производят по первому предельному состоянию в соответствии с третьей стадией напря­женно-деформированного их состояния.

Предельные усилия в сечениях определяют исходя из следую­щих допущений:

· сопротивление бетона при растяжении принимают равным нулю;

· сопротивление бетона сжатию условно считают равным R_b и равномерно распределенным в пределах условной сжатой зоны х бетона;

· растягивающие напряжения в арматуре ограничиваются рас­четными сопротивлениями растяжению в ненапрягаемой R_s и на­прягаемой R_p арматуре;

· сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре ограничи­ваются расчетными сопротивлениями сжатию R_sc, а в напрягаемой—наибольшими сжимающими напряжениями σ_рс, принимае­мыми по условию предельного сжатия бетона не более 500 МПа. Расчеты трещиностойкости элементов предусматривают про­верки образования, раскрытия и закрытия трещин. Они относятся к расчетам по второй группе предельных состояний и основаны на рассмотрении I и II стадий напряженно-деформированного со­стояния элементов.

Расчеты жесткости производят с целью предотвращения боль­ших общих деформаций пролетных строений под проходящей вре­менной нагрузкой.

В процессе выполнения рассмотренных выше проверок выявля­ется возможность уменьшения или необходимость увеличения пред­варительно принятых размеров сечения, диаметров стержней ар­матуры, шага их расстановки и т. д. На этом основании произво­дят корректировку размеров на следующем шаге последователь­ного приближения к оптимальным размерам.

При расчете и конструировании пролетного строения с приме­нением ЭВМ можно определять усилия и корректировать размеры сразу для всех элементов пролетного строения и в ходе последо­вательного приближения быстро получать оптимальные размеры этих элементов.

При ручных расчетах традиционной является такая последо­вательность рассмотрения элементов: плита проезжей части, про­дольные и поперечные балки, главные балки или фермы. При та­кой последовательности в процессе расчета и конструирования постепенно накапливаются данные, необходимые для последующих стадий расчета.